'해머헤드 상어' 태그의 글 목록

'해머헤드 상어'에 해당되는 글 1건

2010.06.16 상어가 스테레오로 냄새를 맡는 원리 1

2010. 6. 16. 10:00

상어가 스테레오로 냄새를 맡는 원리 재미있는 미래기술2010. 6. 16. 10:00

상어가 스테레오로 냄새를 맡는 원리

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-06-16

상어는 망망한 바다에서 풍겨오는 먹이의 냄새를 맡고 먹이가 있는 방향을 향하여 헤엄쳐 가는 것으로 알려져 있다. 즉, 상어의 먹이는 - 살아 있든, 죽었든, 아니면 부상을 입었든 - 냄새를 풍기는데, 이 냄새는 바닷물을 통해 멀리 전파되고 상어는 예민한 후각을 이용하여 먹이를 추적한다. 그런데 상어는 어떻게 먹이가 있는 방향을 알아낼 수 있을까? 이제까지 과학자들은 상어의 두 콧구멍에서 감지되는 냄새의 농도차이에 의하여 상어가 오른쪽 또는 왼쪽으로 헤엄쳐 간다고 믿어 왔는데, 그들의 논거를 보다 자세히 살펴 보면 다음과 같다: 먹이로부터 전해져 오는 냄새는 바닷물과 무작위로 뒤섞여 희석된다. 따라서 상어가 냄새의 농도를 이용하여 진로를 정하려면, 수 분 동안에 걸쳐 양쪽 콧구멍에 들어 오는 냄새의 농도를 비교하여 먹이가 있는 방향을 결정해야 한다. 상어가 이동함에 따라 상어와 먹이 간의 상대적인 위치가 변경되는데, 상어는 그때마다 동일한 행동(농도차이를 이용하여 방향을 판단하는 행동)을 연속적으로 반복하여 먹이의 위치를 재설정해야 한다.

그러나 상어의 냄새 인식에 대한 기존의 학설을 뒤집는 새로운 연구결과가 발표되었다. 상어는 농도가 짙은 냄새를 맡은 콧구멍쪽으로 헤엄쳐 가는 것이 아니라, 실은 먹이의 냄새를 먼저 맡은 콧구멍 쪽으로 헤엄쳐 간다는 연구결과가 발표된 것이다. 연구진에 의하면 상어가 먹이의 방향을 알아내는 근거는 `농도의 차이`가 아니라 `타이밍의 차이`라고 한다. 사우스플로리다 대학교의 제인 가디너(Jayne Gardiner) 박사는 Current Biology 최근호에 발표된 논문에서 "먹이의 냄새는 상어의 두 콧구멍 중 한 콧구멍에 먼저 도달하고, 상어는 왼쪽과 오른쪽의 콧구멍 중 먼저 냄새를 맡은 콧구멍 쪽으로 방향을 잡는다."고 주장했다. 상어는 시시각각으로 전해오는 냄새를 따라 좌우로 방향을 잡아 결국 먹이가 있는 곳에 도달한다는 것이다.

연구진은 여덟 마리의 돔발상어(Mustelus canis)를 50리터의 바닷물이 담긴 수조에 넣고, 먹이의 냄새를 퍼뜨리기 위해 수조에 오징어 엑기스를 풀었다. (연구진에 의하면, 오징어는 상어 세계에서는 `정크푸드`로 통한다고 한다.) 연구진은 상어의 머리에 두 개의 튜브가 연결된 헤드기어를 씌웠다. 연구진은 헤드기어에 연결된 두 개의 튜브를 통해 오징어의 냄새를 상어의 콧구멍에 전달하되, 좌우 콧구멍에 냄새가 전달되는 시간에 약간의 시간차를 두었다. 그 결과 양쪽 콧구멍에 전달된 냄새 사이에 0.1 ~ 0.5의 시간차가 존재할 때, 상어는 냄새를 먼저 감지한 콧구멍 쪽으로 몸을 움직이는 것으로 밝혀졌다. 그러나 양쪽 콧구멍에 전달된 냄새 사이에 시간차가 없거나 1초 이상의 시간차가 존재할 때, 상어의 움직임에서는 방향성을 찾을 수 없는 것으로 나타났다.

연구진은 오징어 엑기스의 농도를 다양하게 바꾸어 가며 상어의 콧구멍에 주입시켜 보았다. 그 결과 상어는 엑기스의 농도에 관계 없이, 오로지 먼저 냄새를 맡은 콧구멍 쪽으로만 몸을 움직이는 것으로 나타났다. 연구진은 이상의 관찰결과를 종합하여, 상어를 움직이게 하는 것은 `농도`가 아니라 `타이밍`이라는 결론을 내렸다."지금까지 `상어는 바닷물을 통해 전해져 오는 냄새의 농도 차이를 근거로 하여 먹이의 위치를 감지하고 진로를 결정한다`는 것이 생물학계의 통설이었다. 그러나 이번 연구에서는 타이밍이라는 변수가 농도차라는 변수를 압도하는 것으로 밝혀졌다. 이것은 상어의 정보인식 및 처리방법에 대한 패러다임을 뒤바꾸는 획기적인 결과이다."라고 플로리다 어틀랜틱 대학에서 상어의 감각을 연구하는 스테펜 카지우라 박사(Stephen Kajiura, 생물학)는 말했다.

이번 연구는 상어의 진화과정에 대해서도 시사하는 바가 크다. 예컨대 해머헤드 상어(hammerhead shark)는 다른 상어에 비해 먹이를 찾아내는 능력이 탁월한 것으로 알려져 있는데, 이제껏 생물학자들은 단순히 `해머헤드 상어가 다른 상어보다 뛰어난 후각을 지녔다`고만 생각해 왔다. 그런데 이번 연구결과를 근거로 판단해 보면, 상어가 먹이를 찾아 전진하는 속도는 양쪽 콧구멍 사이의 간격에 의해 제한되는 것으로 보인다. 즉, 상어가 먹이를 향해 빠른 속도로 헤엄칠 때 두 콧구멍에 전달되는 냄새의 시간간격이 매우 짧아지는데, 왠만한 상어들은 이 상태에서 먹이의 방향을 감지할 수가 없기 때문에 속도를 줄여야 한다. 그러나 해머헤드 상어는 두 콧구멍 사이의 간격이 월등히 넓어 속도를 내는 데 지장이 없기 때문에(첨부그림 참조), 먹이를 찾는 경쟁에서 다른 상어보다 절대적으로 유리하다는 추론이 가능하다.

이번 연구는 상어의 후각에 대한 오랜 전설을 되짚어 보는 계기가 될 것 같다. 카지우라 박사는 최근 `상어가 수 마일 밖에서 바닷물에 떨어진 핏방울 하나의 냄새를 맡을 수 있다`는 전설을 확인하기 위해 연구를 실시했는데, (아직 발표되지 않은) 그의 논문에 의하면 이 전설은 사실이 아닌 것으로 밝혀졌다고 한다. 그렇다면 상어는 다른 어류에 비해 후각이 탁월하다고 볼 수는 없을 것 같다. 이번 연구는 생물학자들이 수십 년 동안 믿어 왔던 근거 없는 신화를 잠재우는 계기가 될 것으로 보인다.

원본논문: "The Function of Bilateral Odor Arrival Time Differences in Olfactory Orientation of Sharks", J. Current Biology advance online publication doi:10.1016/j.cub.2010.04.053 (2010).